Mit Hilfe des Pflanzenwachstumshormons Auxin und eines molekularbiologischen Mittelsmannes kann die Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) ihr Wurzelwachstum flexibel darauf abstimmen, welche Nährstoffe sich gerade in ihrer Umgebung befinden. Das beschreibt ein Team um Forscher vom Institute of Science and Technology (IST) Austria im Fachblatt "The EMBO Journal".
Um zu wachsen, benötigt die Ackerschmalwand u.a. Stickstoff. Am besten gedeiht die von Wissenschaftern oft untersuchte Pflanze, wenn dieser in Form von Nitrat in ihrer Umgebung vorhanden ist. Anderen Pflanzen, wie etwa Kiefern oder Reis, ist es dagegen lieber, wenn der Stickstoff als Ammonium vorliegt. Je nachdem welche Form des Nährstoffes vorrangig vorliegt, müssen sich Pflanzen also anpassen, heißt es in einer Aussendung des IST Austria.
Ackerschmalwand auf Nitratsuche
Das internationale Forschungsteam um die Biologinnen Krisztina Ötvös und Eva Benková haben nun verglichen, wie sich das Wurzelwachstum zuerst in einer Umgebung mit ausschließlich Nitrat und einer Variante mit ausschließlich Ammonium gestaltet und was passiert, wenn die so gezüchteten Pflanzen dann in Umgebungen verpflanzt werden, wo der jeweils andere Nährstoff verfügbar ist. Dabei zeigte sich, dass sich in Anwesenheit von dem von der Ackerschmalwand nicht bevorzugten Ammonium die Wurzelzellen vor allem ausdehnten - sich also quasi streckten, um eventuell doch an Nitrat zu kommen.
Gleichzeitig produzierten die Pflanzen im Nitrat-Mangel weniger neue Zellen. Ganz anders unter der anderen Bedingung, wo deutlich mehr neue Wurzelzellen produziert wurden. "Arabidopsis konnte es sich nun leisten, mehr Energie in die Zellteilung zu stecken und optimierte ihr Wurzelwachstum anders", so Benková.
Auf welche Strategie die Pflanze gerade stärker setzt, wird durch das Hormon Auxin gesteuert. Das Team interessierte sich vor allem für einen Auxin-Transporter namens "PIN2". Dieser bringt das Hormon zur Wurzelspitze. "Wir haben beobachtet, dass sich die Position von PIN2 geändert hat, sobald wir die Pflanzen auf das Nitrat übersiedelt haben. Dadurch hat sich das Auxin anders verteilt", sagte die Wissenschafterin. In weiterer Folge will das Team der Frage nachgehen, inwieweit sich dieser Prozess auch in anderen Pflanzenarten so findet.
Service: https://www.embopress.org/doi/10.15252/embj.2020106862
(APA/red, Foto: APA/Krisztina Ötvös / IST Austria)
